基因转录、转录后加工及逆转录课件

第十三章

基因的转录、转录后加工及逆转录转录翻译复制基因的遗传:DNA基因的表达:DNA→RNA→Protein复制转录翻译相关概念模板链（templatestrand）反意义链（antisensestrand）负链（minusstrand）Watson（W）链编码链（codingstrand）有意义链（sensestrand）正链（plusstrand）Crick（C）链5`编码链…AGCTCCAGGTTCCATGGCTAACG…3`3`模板链…TCGAGGTCCAAGGTACCGATTGC…5`5`mRNA……CUCCAGGUUCCAUGGCUA

……3`※mRNA与编码链序列基本一致

不对称转录（asymmetrictranscription）不同基因的模板链,并不固定在DNA双链上的某一链,但转录方向总是5`→3`，因此不同基因的转录方向不同。编码链模板链模板链编码链5`3`3`5`基因1转录方向基因2转录方向5`5`3`3`第一节参与转录的酶类σ因子

σ

亚基→转录起始因子以分子量命名e.g.σ

70（分子量70kDa）rpoH基因σ

32热激状态启动子hsp基因5`3`Hsp（heatshockproteins）5`5`3`3`σ54→参与氮源利用基因的转录

σE→参与细菌鞭毛生成基因的转录二、真核生物的RNA聚合酶（RNApol）IIIIII定位转录产物对抑制剂（鹅膏蕈碱）敏感性核仁核质核质45SrRNAtRNA,5SrRNA,snRNAhnRNA不敏感敏感不同物种敏感性不同RNAPolI→45SrRNA→5.8SrRNA

18SrRNA

28SrRNARNAPolIII→5SrRNAtRNARNAPolII→hnRNA→mRNA原核生物RNAPolRNAPolIRNAPolIII>100KD>100KD19KD40KDRNAPolII>100KD>100KD44KD44KD真核生物RNAPol转录起始→转录延长→转录终止一、转录起始1、原核生物转录起始原核生物启动子特征：-10bp：Pribnow盒5`-TATAAT-3`-35bp：5`-TTGACA-3`5`------------TTGACA------TATAAT-----------------------------3`编码链-35bp-10bp+1bp上游下游调控序列（启动子）结构基因5`3`启动子的方向性封闭型转录起始复合物→开放型转录起始复合物－35bp－10bp2、真核生物转录起始蛋白辅助因子→转录因子TF-I→

RNApolITF-II→RNApolIITF-III→RNApolIII

转录因子（transcriptionfactor,TF）：能直接或间接与结构基因上游的调控序列（DNA序列）或RNApol结合，影响转录的蛋白质因子。

TF-IIHTATATF-IIDTF-IIATF-IIBRNApolIITF-IIFTF-IIETF-IIJ解开DNA双螺旋蛋白激酶ATPtase真核生物RNA-polII不直接与DNA分子结合，需依靠众多的转录因子。

各转录因子TF-II功能TF-IID：与启动子的TATA盒结合TF-IIA：形成TF-IIA－D复合物，防止抑制因子结合TF-IIB：作为其他因子结合的桥梁TF-IIF：与RNApolII结合TF-IIE：ATP酶活性，为转录起始处的局部解链提供能量。TF-IIJ：TF-IIH：解开DNA双链蛋白激酶活性，使RNApolII的C端多个丝氨酸残基磷酸化2）RNApolI催化的转录起始+1bp核心元件上游调控元件3`上游结合因子UBF5`3`核心元件上游调控元件上游结合因子UBFTAFTBPTATARNApolI二、转录延长1、局部单链形成：RNA聚合酶向下游移动时，使DNA双链解开(10－20bp)2、向下游滑动：

σ因子（原核生物）TFIIH（真核生物）NTP中焦磷酸（β、γ）水解（原核、真核生物）3、解除局部张力：拓扑异构酶转录泡：RNA聚合酶-DNA模板-RNA转录产物结合在一起形成的复合物A:U<A:T三、转录终止原核生物转录终止1）ρ因子依赖的转录终止转录终止信号－－RNA上一段富含C的序列ρ因子－－六聚体，具ATP酶活性→水解ATP供能解链酶→解开DNA/RNA杂合链，RNA链释放

2）ρ因子非依赖的转录终止GC丰富区→

茎-环结构→改变RNA聚合酶构象，停止转录连续T序列→A=U配对区，不稳定→RNA链释放——————GGCGCCC———GGGCGCC———TTTTTTTT————5`3`5`3`——————CCGCGGG———CCCGCGG———AAAAAAAA———GCGCCGGCCGCGCGUUUUU3`5`第三节转录后的加工几种主要的加工方式1.剪接(splicing)2.剪切(cleavage)3.修饰(modification)4.添加(addition)2、tRNA转录后加工：剪切、剪接、碱基修饰TGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNARNApolⅢ前体tRNARNAasePtRNA核苷酸转移酶、连接酶ATPADP碱基修饰（2）还原反应如：UDHU（4）脱氨反应如：AI如：AAm（1）甲基化（3）核苷内的转位反应如：Uψ（2）（1）（1）（3）（4）3、mRNA转录后加工1)5`端加帽(m7GpppGpN—)5pppGpN…5GpppGpN…pppG

ppi鸟苷酰转移酶5

m7GpppGpN…甲基转移酶SAM5ppGpN…磷酸酶Pi帽子结构17G①5

m7GpppGpN③5

m7GpppGmpNm②5

m7GpppGmpN1.保护mRNA不被核酸外切酶水解2.与帽结合蛋白结合，识别核糖体意义2)3`端加尾(polyA)——————————————

AAAAAAAAA——————————————————TTTTTTTTTT————5`5`3`3`AAAAAAAAA5`3`?————————————AATAAA——GT————————————————TTATTT——CA————AAUAAA——GU——5`3`5`5`3`3`剪切位点AAUAAA——AAAAAAA(A)n—5`3`polyA聚合酶ATPPPi剪切信号mRNA意义增加mRNA稳定性3)mRNA的剪接断裂基因(splitegene)CABD编码区A、B、C、D非编码区真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。DNAmRNA5`3`外显子(exon)和内含子(intron)

外显子在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表达为成熟RNA的核苷酸序列。

——编码区内含子断裂基因的线性表达而在剪接过程中被除去的核苷酸序列。

——非编码区5`5`5`5`3`5`3`3`3`3`外显子内含子外显子外显子内含子5`5`5`5`3`5`3`3`3`3`外显子内含子外显子外显子内含子5`GU------------------------UACUAAC-----------AG

3`①5`和3`剪接点：GU-AG规则②分支点③剪接体snRNP（snRNA+蛋白质）5`3`3`5`剪接体鸡卵清蛋白基因及其转录、转录后加工鸡卵清蛋白基因hnRNA加帽、加尾修饰hnRNA剪接成熟的mRNA4）mRNA编辑(mRNAediting)

在前体分子中插入、剔除或置换一些核苷酸。人类apoB基因

mRNA（14500个核苷酸）肝脏apoB100（分子量为500000）肠道细胞apoB48（分子量为240000）mRNA编辑4536a.a2152a.aCAA谷氨酰胺UAA终止密码子第2153a.a

RNA编辑意义：基因的编码序列经过转录后编辑加工，可以分化成多用途的编码序列，在不增加基因组DNA遗传信息容量的前提下，大大增加了mRNA信息容量。人类基因组计划：预测：5至10万个基因实际：35000个基因印证了RNA编辑的存在遗传信息在水平发生改变一种结构基因产生不止一种蛋白质第四节逆转录、逆转录病毒及癌基因一、转录与逆转录DNARNA转录逆转录二、逆转录酶与逆转录病毒逆转录酶：RNA依赖的DNA聚合酶逆转录病毒：RNA病毒

逆转录酶的活性：①RNA依赖的DNA聚合功能②RNA水解③DNA依赖的DNA聚合功能RNARNADNA(-)DNA(-)DNA(+)DNA(-)①②③三、逆转录病毒的生活周期逆转录病